KR20210090168A - 방전된 상태로 조립된 금속 전극을 포함하는 재충전 가능한 전기화학 셀 - Google Patents
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Abstract
재충전 가능한 전기화학 배터리 셀이 개시되어 있다. 특히, 방전 상태에 있을 때 전기 전도성 음극 집전체 및 금속성 물질을 활물질로 구성되는 양극을 포함하는 방전된 상태로 조립된 재충전 가능한 전기화학 셀이 개시되어 있다.
Description
이 발명품은 재충전 가능한 전기화학 배터리 셀과 관련이 있다. 특히, 이 발명은 방전된 상태로 조립된 재충전 가능한 전기화학 셀에 관한 것으로, 방전된 상태에서 전기 전도성 음극 집전체와 활성 물질로서 금속 물질을 포함하는 양극으로 구성된다.
고성능 및 저비용 배터리는 전기 자동차 또는 전기 그리드를 위한 에너지 저장과 같은 많은 응용분야에 유리하다. 현재 시장을 선도하는 배터리 기술은 리튬이온배터리 기술이다. 리튬이온배터리의 성능은 매년 작은 개선을 거듭 한 결과 지난 수십 년 동안 크게 향상되었다. 동시에 규모의 경제가 확대됨에 따라 생산 비용이 크게 감소했다. 이는 이 기술이 점점 더 복잡해지고 있음에도 불구하고 그렇다. 현재 최신 배터리는 흑연 기반의 음극, 금속 산화물 양극 및 유기 전해질을 사용한다. 상업적으로 바람직한 양극 제제는 니켈-코발트-망간 산화물 (NCM) 제제를 기반으로 한다. 그러나 이 양극 제제의 미래 전망은 코발트의 제한된 연간 공급량으로 인해 지장을 받고 있으며, 이는 예상되는 향후 배터리 생산량 증가에 대한 알려진 병목 현상이다.
상업적으로 바람직한 전해질 제제는 LiPF6 전해질 염을 가진 탄산염 용매의 혼합물을 기반으로 한다. 그러나 이러한 용매의 높은 가연성은 안전 위험을 초래하고 배터리 화재 사고를 유발한다. 또한 LiPF6 전해질 염의 낮은 화학적 안정성은 배터리 작동 온도 범위를 제한하고 배터리 팩의 복잡하고 값비싼 열 관리를 필요로 한다. 비용과 성능을 개선하려면 대체 배터리 기술이 필요하다.
이 발명품은 현재 최첨단 배터리 셀로 위에서 언급한 문제들을 해결하는 것을 목표로 한다. 공개된 발명의 에너지 밀도와 속도 성능은 현재 시장을 선도하는 배터리 셀의 성능과 같거나 그보다 더 높을 수 있으며, 따라서 이러한 공개된 개선사항은 배터리 성능을 훼손 치 않는다.
더욱이, 이 새로운 배터리 화학 발명에 대한 공개된 생산기술 개선은 배터리 셀의 더 간단하고 더 비용 효율적인 생산을 가능하게 한다. 기술된 전기화학 셀의 이론적 에너지 밀도는 리튬 이온 기술의 에너지 밀도와 유사할 수 있으므로, 배터리 팩은 현재 이용 가능한 리튬 이온 기술과 유사한 수의 셀을 포함한다. 따라서 kWh 당 셀 제조 비용은 현재의 셀 생산 비용보다 상당히 낮을 것으로 예상된다. 더욱이, 발명에 따라 사용될 수 있는 전해액의 불활성은 전극-전해질 인터페이스가 패시베이션층에 의해 안정화되는 Li-ion 배터리 작동과 대조적이다. 결과적으로, 신중하게 최적화한 후에도, Li-ion 배터리는 수천 사이클 동안만 작동할 수 있다. 이와는 대조적으로, 기술된 발명의 실시예에 따라 생산된 셀은 슈퍼캐패시터의 사이클링 수명과 유사하게 몇 배나 더 긴 사이클링 수명을 가질 수 있다.
전체적으로 위의 요인들은 현재 도입된 배터리 기술의 높은 상업적 및 기술적 이점을 예측한다. 결과적으로, 본 발명은 산업적 및 상업적으로 유익하다.
발명의 요약
재충전 가능한 배터리는 예를 들어, 양극용으로 금속 포일과 같은 금속 물질을 사용하여 구성될 수 있다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 더욱이, 재충전 가능한 배터리는 예를 들어, 두 전극을 위한 금속 포일로 동일한 금속 물질을 사용하여 구성될 수 있다는 것이 놀랍게도 발견되었다. 더욱이 두 전극 모두에 동박을 사용하여 2 차 셀을 구성할 수 있다는 사실이 놀랍게도 밝혀졌다. 더욱이, 두 전극 모두에 동박과 같은 다공성 금속만을 사용하여 재충전 가능한 배터리를 구성할 수 있다는 것이 놀랍게도 발견되었다.
이 발명에 따르면, 재충전 가능한 전기화학 셀이 설명된다. 전기화학적 셀은 최소한 음극 집전체, 양극 집전체 및 전해질로 구성될 수 있으며, 이는 음극 집전체와 양극 집전체 사이에 최소한 부분적으로 존재할 수 있다. 전기화학적 셀은 음극과 양극 집전체 사이의 분리기를 더 포함할 수 있다. 전기화학 셀은 하나 이상의 전하 캐리어 또는 집천제로 구성될 수 있다. 전기화학 셀은 하우징을 더 포함할 수 있다. 전기화학 셀은 충전 상태, 방전 상태 또는 중간 상태 일 수 있다.
재충전 가능한 전기화학 셀을 조립한 방전 상태가 설명된다. 방전 상태에 있을 때 셀은 전기 전도성 음극 집전체 및 금속 물질을 활성 물질로 포함하는 양극을 포함할 수 다. 금속 물질이 주요 활성 물질이 될 수 있다. 금속 물질이 유일한 활성 물질 일 수 있다. 금속 물질은 금속 일 수 있다. 금속은 본질적 순수한 금속 일 수 있다. 본질적 순수한 금속은 단일 금속 또는 혼합물 또는 합금 또는 본질적 순수한 금속의 화합물 일 수 있다. 본질적 순수한 금속은 금속 도펀트를 포함할 수 있다. 전기화학 셀의 양극은 전기 전도성 양극 집전체와 접촉할 수 있거나 양극 전부 또는 일부가 또한 전기 전도성 양극 집전체로 작용할 수 있다. 충전 중에 양극 집전체 상에 및/또는 내부에 금속 증착물이 형성될 수 있다. 금속 침전물은 고체 일 수 있다. 충전 동안 양극 (즉, 양극 및/또는 양극 물질, 예를 들어, 양극의 활성 물질)로부터 염이 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 음극 집전체 및 양극은 본질적 동일한 물질로 구성될 수 있다 (동일한 조합 및/또는 비율 및/또는 물질의 상태 또는 형태를 포함할 수 있음).
음극 집전체 및/또는 양극이 도핑 될 수 있다. 도펀트는 임의의 물질 일 수 있다. 도펀트는 금속성 일 수 있다. 도펀트는 금속 일 수 있다. 도펀트는 본질적 순수한 금속 일 수 있다. 양극 집전체 및/또는 음극은 구리를 포함할 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극은 구리 및 금속 도펀트를 포함할 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극은 금속성 구리를 포함할 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극은 금속성 구리 및 금속 도펀트를 포함할 수 있다. 금속성 구리는 본질적 순수한 금속성 구리 일 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 아연 도펀트를 포함할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 본질적 순수한 금속성 구리 및 아연 도펀트를 포함할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 방전 상태에 있을 때 금속성 구리 또는 본질적 순수한 금속성 구리 및 도펀트를 포함할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 방전 상태에 있을 때 금속 구리 및 아연 도펀트를 포함할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 방전 상태에 있을 때 본질적 순수한 금속성 구리 및 도펀트를 포함할 수 있다. 도펀트는 금속성 도펀트 일 수 있다. 도펀트는 금속 도펀트 일 수 있다. 도펀트는 아연 도펀트 일 수 있다. 이온 교환 구조 (예를 들어, 멤브레인, 필름 또는 분리기)는 음극 집전체와 양극 사이에 위치할 수 있다. 이온 교환 구조는 음이온 교환 멤브레인 일 수 있다. 이온 교환 구조는 양극에서 형성된 금속 염에 포함된 양이온의 이동을 방해할 수 있고/또는 알칼리 금속 양이온 또는 음이온의 선택적 이동을 허용할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 다공성 일 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 금속성 혼합물 및/또는 합금으로부터 하나 이상의 원소를 증발시켜 다공성으로 만들 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 예를 들어, 하나 이상의 전기화학적 활성 물질을 상기 양극 및/또는 음극 집전체에 도입함으로써 전기화학적으로 활성화 될 수 있다. 양극이 음극 집전체가 되고 음극 집전체가 양극이 되도록 셀의 극성이 바뀔 수 있다. 전기화학 셀은 배터리 팩에 사용될 수 있다. 전기화학 셀 및/또는 배터리 팩은 디바이스에 사용될 수 있다.
여기서 금속성 물질은 20℃에서 약 1x105 σ (S/m)보다 큰 전기 전도도를 갖는 물질을 뜻한다. 예로 들어 3차원 비편재화된 상태의 전자를 가진 물질을 포함하는 금속성 물질. 금속성 물질의 예는 금속을 포함할 수 있다. 금속의 예는 Hg, Dy, Eu, Ce, Er, Ho, La, Pr, Tm, Nd, Y, Sc, Lu, Po, Am, Ti, Zr, Sb, Fr, Ba, Hf, As, Yb, U, Pb, Cs, V, Pa, Re, Tl, Th, Tc, Ga, Nb, Ta, Sr, Cr, Rb, Sn, Pd, Pt, Fe, Li, Os, In, Ru, Cd, K, Ni, Zn, Co, Mo, W, Ir, Na, Rh, Mg, Ca, Be, Al, Au, Cu, Ag 및 이들의 어떤 혼합물, 합금 또는 조합이다. 금속성 물질은 탄소 동소체를 포함할 수 있다. 탄소 동소체는 다이아몬드, 흑연, 그래핀, 비정질 탄소, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 탄소 나노버드 및 유리질 탄소, 탄소 나노폼, 론스달라이트, 선형 아세틸렌 탄소 또는 기타 탄소 동소체 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 본 발명에 따르면 다른 금속성 물질이 가능하다.
본 발명의 전기화학 셀은 재충전 가능한 전기화학 셀 일 수 있다. 전기화학 셀은 방전 된 상태에서 활성 물질로서 금속 물질을 포함하는 양극을 포함할 수 있다. 셀이 방전 상태에 있을 때 셀은 본질적 순수한 금속성 전극을 포함할 수 있다. 셀은 방전 된 상태로 조립 될 수 있다. 전기화학 셀의 양극 및 음극은 동일한 금속 또는 금속 합금 또는 다른 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 전기화학 셀의 양극 및 음극은 동일한 조성을 가질 수 있다. 전기화학 셀의 양극 및/또는 음극은 방전 된 상태의 금속성 구리를 포함할 수 있다. 전기화학 셀의 양극 및/또는 음극은 방전된 상태에서 본질적 순수한 금속성 구리를 포함할 수 있다. 전기화학 셀의 양극 및/또는 음극은 본질적 순수한 구리 일 수 있다. 전기화학 셀의 전극은 하나 이상의 이온교환 구조에 의해 분리될 수 있습니다. 이온교환 구조 중 하나 이상이 분리기 역할을 할 수도 있습니다. 하나 이상의 이온교환 구조는 분리기에 추가될 수 있다. 이온교환 구조는 분리기와 결합될 수 있다. 이온교환 구조는 분리기의 양극 및/또는 음극 측에 있을 수 있다.
양극 및/또는 음극은 당해 기술분야에서 알려진 어떤 방법으로도 제조될 수 있다. 양극 및/또는 음극은 전구체 금속 포일을 열처리하여 제조 될 수 있다. 열처리는 진공 열처리 일 수 있다. 열처리는 다공성 금속 포일 및/또는 금속 폼을 생성할 수 있다. 상기 다공성 포일 및/또는 폼은 높은 중량 표면적을 가질 수 있다. 여기서 높은 중량 표면적은 바람직하게는 0.1 m2/g 보다 크고, 더 바람직하게는 1 보다 크고, 가장 바람직하게는 10 m2/g 보다 큼을 의미한다. 음극 집전체 및/또는 셀의 양극 중 하나 또는 둘 모두는 열처리된 금속 포일 일 수 있다.
포일은 일반적인 산업용 금속으로 만들어질 수 있다. 산업용 금속 포일은 음극 집전체 및/또는 양극 제조를 위한 투입 물질로서 황동 포일 일 수 있다. 황동 투입 포일은 열처리 시 다공성 구리 포일로 생성되거나 감소될 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극 모두에 대해 상기 포일을 사용하여 셀을 조립할 수 있다. 상기 구조는 이에 따라 간단하고 비용 효과적인 재충전 가능한 금속-금속 배터리를 만들 수 있다.
사용된 금속은 한쪽 또는 양쪽 전극에서 미세 다공성 폼으로 구조화될 수 있다. 전극 금속은 구리 또는 임의의 다른 적절한 금속 일 수 있다. 음극 측에서는 집전체 금속 표면에 금속 증착이 발생할 수 있다. 증착은 나트륨 금속 또는 임의의 다른 적절한 금속 일 수 있다. 미세 다공성 폼 구조를 이용하여, 증착된 금속, 예를 들어, 나트륨, 전극구조 내에 머무르며, 다른 전극을 향한 가변적 전기 증착의 성장을 피하고, 또는 방전 시 금속 예로 나트륨, 조각의 분리를 피할 수 있다. 양극 측에서, 금속성 양극 물질의 전환, 예를 들어, 구리에서 금속 염, 예를 들어, CuBF4/ CuBH4 염으로 양극 금속의 표면에서 발생할 수 있다, 예를 들어, 양극 구리, 이러한 소금의 용해도는 전극 표면을 통과하지 않고 전환을 진행할 수 있다. 미세 다공성 폼 구조를 사용하면 우수한 출력을 보장하고/또는 양극염의 증착을 위한 공간을 생성 할 수 있다, 예를 들어, 본 발명의 여러 실시예, CuI, CuBF4 및/또는 CuBH4 염, 이는 양극금속, 예를 들어, 구리보다 밀도가 현저히 낮을 수 있다.
다공성 전극 제조는 여러 가지 방법으로 얻을 수 있다. 바람직한 방법으로, 다중 성분 포일, 예를 들어, 다공성 구리 포일을 생산하는 경우 황동 포일이 투입 물질로 사용될 수 있으며 용광로, 예로. 진공 용광로와 같은 가열 장치에 배치된다.
예를 들어, 황동의 포일 경우 Zn과 같은 적어도 하나의 구성 요소를 증발, 분해, 반응 또는 다른 방식으로 제거하는 온도에서 열처리 시, 다공성 포일을 얻을 수 있으며, 이를테면 이 다공성 구리 포일은 배터리 어셈블리의 음극 집전체 및/또는 양극으로 직접 사용할 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 황동 포일의 경우, 예를 들어, 약간의 소량, 예를 들어, 전극을 도핑 하기 위해 제거된 물질의 소량을 유지하도록 공정을 조정하는 것이 유리할 수 있다. 50% 미만을 바람직하고, 보다 바람직하게는 25% 미만, 보다 바람직하게는 12% 미만, 더욱 바람직하게는 5% 미만, 가장 바람직하게는 전극에서의 도핑을 위한 원래 Zn의 2% 미만이다. 이러한 도핑, 예를 들어, Zn, 사이트는 금속, 예를 들어, 나트륨, 전기 증착, 그로 인하여 더 균일한 표면 커버리지를 촉진하는 역할을 할 수 있다. 본 발명에 따르면 다른 도펀트 및 도펀트를 전극에 포함하는 방법이 가능하다. 다른 다중 성분 포일은 본 발명에 따른 전구체 포일로 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 다중 성분 포일은 열처리 하에 실질적으로 제거되지 않는, 예를 들어, 증발 또는 에칭제거, 최소 하나 이상의 요소와 처리 중, 예로 열처리 중, 증발된 최소 한 개의 요소로 구성된다.
전기화학 셀의 전해질은 배터리 사이클링의 전체 과정에서 본질적으로 완전히 비활성으로 남아 있을 수 있다.
이러한 맥락에서, 바람직한 구현에서, 설명된 금속-금속 배터리 기술은 다음과 같은 몇 가지 장점을 고유하게 갖추고 있다:
ㆍ 열처리된 금속 포일은 현재 전극 생산 공정에 비해 비약적으로 단순화한다.
ㆍ 배터리 셀을 구성하는 모든 화학물질은 풍족하고 비용 효율적이다.
ㆍ 설명된 배터리 기술은 어떠한 생산량이든지 쉽게 대량생산할 수 있다.
ㆍ 높은 배터리 수명이 예상되므로 배터리 셀의 수명주기 비용이 크게 개선되고 수명 요구 사항도 더 잘 충족된다.
본 발명에 따라 방전된 상태에 조립된 재충전 가능한 전기화학 셀이 설명되며, 이는 방전 상태 있을 때 음극으로서 전기 전도성 음극 집전체 만을 포함할 수 있다. 전기화학 셀은 방전 상태에 있을 때 활성 물질로서 금속성 물질만을 포함하는 양극으로 구성할 수 있다. 고체 금속성 증착물은 충전 동안 음극 집전체 상에 및/또는 내부에 형성 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 금속성 물질은 금속 일 수 있다. 금속은 전이 금속, 알칼리 토금속, 란타나이드 및/또는 전이 후 금속 및/또는 2 족, 3 족, 4 족, 5 족, 6 족, 7 족, 8족 , 9족 , 10족, 11족, 12족, 13족, 14족, 15족 및/또는 16족 원소 일 수 있다.
전기화학 셀용 양극이 설명되며, 여기서 양극은 다공성이고 활성물질로서 금속성 물질과 도펀트 만으로 구성된다.
전기화학 셀용 다공성 전극 또는 집전체를 제조하는 방법은 다음 단계를 포함하여 설명된다:
a. 다중 성분 금속 포일을 가열 장치에 도입;
b. 가열 장치의 포일을 증발, 분해, 반응 또는 그렇지 않으면 다중 성분 금속 포일의 적어도 하나의 금속 성분을 완전히 또는 부분적 제거하는 온도로 가열.
도면 1: 방전 상태에서 발명의 한 구현에 따른 전기화학 셀의 단면 계략도.
도면 2: 발명의 한 가지 구현에 따른 전기화학 전지의 단면 개략도.
도면 3: 다중 성분 음극 집전체 및/또는 양극이 있는 발명의 한 구현에 따른 전기화학 셀의 단면 개략도.
도면 4: 발명의 한 구현에 따른 금속-금속 셀의 개략도(왼쪽은 충전을 나타냄).
도면 5: 본 발명의 한 구현에 따른 Na 레퍼런스에 대한 두 전극의 작동 전압. 왼쪽은 나트륨 증착/스트리핑 동안 음극 전압 변화를 보여주고 오른쪽은 두 가지 대표적인 충전-방전 사이클 동안 양극 전압 변화를 보여준다.
도면 6: 발명의 전기화학 셀의 한 구현에 대한 검증을 보여주는 배터리 사이클링 데이터.
도면 2: 발명의 한 가지 구현에 따른 전기화학 전지의 단면 개략도.
도면 3: 다중 성분 음극 집전체 및/또는 양극이 있는 발명의 한 구현에 따른 전기화학 셀의 단면 개략도.
도면 4: 발명의 한 구현에 따른 금속-금속 셀의 개략도(왼쪽은 충전을 나타냄).
도면 5: 본 발명의 한 구현에 따른 Na 레퍼런스에 대한 두 전극의 작동 전압. 왼쪽은 나트륨 증착/스트리핑 동안 음극 전압 변화를 보여주고 오른쪽은 두 가지 대표적인 충전-방전 사이클 동안 양극 전압 변화를 보여준다.
도면 6: 발명의 전기화학 셀의 한 구현에 대한 검증을 보여주는 배터리 사이클링 데이터.
구현의 구체적인 설명
본 발명의 상세한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 여기에 개시된다.
본 발명의 전기화학 셀은 재충전 가능한 전기화학 셀 일 수 있다. 여기서 충전가능이란 여러 번 충전 및 방전할 수 있음을 의미한다. 전기화학 셀은 방전 상태로 조립될 수 있다. 여기서 방전된 상태로 조립은 전지가 조립 될 때 음극 집전체와 양극 사이에 전압 전위 또는 전류가 없거나 무시할 수 있는 수준을 유지함을 의미한다. 셀은 음극 집전체와 양극 사이에서 더 이상 무시할 수 없는 전류 또는 전압을 유지하지 않도록 셀을 방전함으로써 충전된 후 방전 상태 또는 방전 상태에 가까운 상태로 되돌아 갈 수 있다.
방전 상태에 있을 때 셀은 전기 전도성 음극 집전체 및 금속성 물질을 활성 물질로 구성하는 음극을 포함할 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극은 금속 양극 및/또는 음극 집전체 일 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극은 금속성 양극 및/또는 음극 집전체 일 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극은 기본적으로 순수한 금속 또는 금속성 양극 및/또는 음극 집전체 일 수 있다. 여기서 전기 전도성은 바람직하게는 1x101 S/m 이상, 보다 바람직하게는 1x103 S/m 이상, 더욱 바람직하게는 1x105 S/m 이상, 가장 바람직하게는 1x107 S / m 이상의 전도도를 갖는 것을 의미한다. 여기서 본질적으로 순수한 금속은 50% 이상, 더 바람직하게는 75% 이상, 더 바람직하게는 85 % 이상, 더 바람직하게는 90% 이상, 더 바람직하게는 95% 이상 또는 더 바람직하게는 98% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상의 물질이 금속성이고/또는 물질의 원자 50% 이상, 더 바람직하게는 75% 이상 또는 더 바람직하게는 85% 이상 또는 더 바람직하게는, 90% 이상, 더 바람직하게는 95% 이상, 더 바람직하게는 98% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상이 제로 산화 상태에 있다. 충전 또는 반충전 상태에 있을 때, 금속성 양극 물질의 일부 또는 전부는 금속 염으로 전환될 수 있다.
전기화학 전지의 음극 및/또는 양극은 전기 전도성 양극 집전체와 접촉 할 수 있다. 음극 및/또는 양극 집전체의 물질은 임의의 적합한 전도성 물질 일 수 있다. 상기 물질은 전자 및 / 또는 정공의 이동을 물질을 통한 허용할 수 있다. 양극과 양극 집전체 사이의 접촉은 저항접촉 일 수 있다. 접촉은 예를 들어, 결합 또는 압축에 의해 이루어질 수 있다. 결합은 예를 들어, 화학적, 기계적 또는 임의의 다른 형태의 결합 일 수 있다. 음극 및/또는 양극의 전부 또는 일부는 전기 전도성 음극 및/또는 양극 집전체로 또한 역할 할 수 있다. 금속 증착물이 충전 중에 음극 집전체 상에 및/또는 내부에 형성 될 수 있다. 금속 증착물은 전해질의 원소 또는 전해질 내에서 형성 될 수 있다. 금속 증착물은 예를 들어, 전기 증착 및/또는 환원에 의해 형성될 수 있다. 충전 중에 양극 (즉, 양극 및/또는 양극물질)로부터 적어도 부분적으로 염이 형성될 수 있다. 양극 전부 또는 일부는 충전 중에 염으로 전환될 수 있다. 충전 중에, 염은 양극의 원소 및/또는 전해질의 또는 안의 원소로부터 형성 될 수 있다. 염은 예를 들어, 화학 반응에 의해 형성될 수 있다. 염은 전기화학 반응에 의해 형성될 수 있다. 염은 산화에 의해 형성될 수 있다. 방전 중에 금속은 음극 집전체로 부터 스트리핑 될 수 있다. 스트리핑은 화학 반응에 의한 것일 수 있다. 스트리핑은 전기화학 반응에 의한 것일 수 있다. 스트리핑은 산화 반응에 의한 것일 수 있다. 방전 중에 염은 음극에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 전환될 수 있다. 배출 중에 소금은 다시 금속으로 전환 될 수 있습니다. 제거 및 / 또는 전환은 화학 반응에 의해 이루어질 수 있다. 제거 및/또는 전환은 전기화학 반응에 의해 이루어질 수 있다. 제거 및/또는 전환은 화학적 환원에 의한 것일 수 있다. 여기서, 증착물 (예: 전기 증착) 및 전환 생성물 (예: 순수 금속을 염으로 전환)은 일반적으로 활성화(formations)라고 한다.
양극 및/또는 음극 집전체는 다공성 일 수 있다. 여기서 다공성은 부피의 10% 이상, 더 바람직하게는 20% 이상, 더 바람직하게는 50% 이상, 가장 바람직하게는 75% 이상의 양극 물질 및/또는 음극 집전체 물질에 대한 공극 공간을 갖는 것을 의미한다. 양극 및/또는 음극 집전체는 다공성으로 만들어 질 수 있거나 에칭 또는 소결을 포함 하나 이에 제한되지 않는 당해 기술분야 에서 알려진 어떤 방법으로도 다공성으로 제조 될 수 있다. 특히 비용 효과적인 방법 하나는 금속 혼합물 및/또는 합금으로 부터 하나 이상의 원소를 증발시키는 것이다. 이 경우 증발할 원소의 용해 및/또는 비등점 또는 증기압이 포일에 고정될 물질(즉, 음극 집전체 물질 및/또는 양극 물질)보다 낮으므로 가열 시 증발할 원소가 포일에서 완전히 또는 부분적으로 제거되어 다공성 음극 집전체 물질 및/또는 양극 물질이 남는다.
음극 집전체 및 양극은 본질적으로 동일한 물질 (동일한 조합 및/또는 비율 및/또는 물질의 상태 또는 형태를 포함할 수 있다)로 구성 될 수 있다. 음극 집전체 및/또는 양극은 금속성 구리를 포함할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 본질적으로 순수 금속성 구리를 포함할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 다공성 구리를 포함할 수 있다. 양극 및/또는 음극 집전체는 도핑된 구리를 포함할 수 있다. 도펀트는 임의의 금속 일 수 있다. 도펀트는 아연 일 수 있다.
양극 및/또는 음극 집전체는 예를 들어, 하나 이상의 전기화학적 활성 물질을 상기 양극 및/또는 음극 집전체에 도입함으로써 전기화학적으로 활성화 될 수 있다. 전기화학적 활성 물질은 스퍼터링, CVD, 전기 증착, 합금, 화학 반응, 충돌, 코팅의 당해 기술분야에서 알려진 방법을 포함 하나 이에 제한되지 않고 또한 당해 기술분야에서 알려진 어떠한 방법으로 도입 될 수 있다.
방전된 상태로 조립된 본 발명에 따른 전기화학 전지의 실시예가 도 1에 설명되었다 (단면에서 셀 스택의 개략도를 보여줌). 여기서, 방전 상태의 전기화학 셀은 적어도 음극 집전체(1) 및 양극(2)을 포함할 수 있다. 음극 집전체(1)는 방전 상태 양극 이라고도 한다. 양극(2) 및/또는 음극 집전체(1)는 증착/형성/ 반응 기판 및/또는 매트릭스 (여기서는 기판이라고 함)로서 작용할 수 있다. 셀은 또한 양극 집전체(5)를 포함할 수 있다. 함께, 양극(2) 및 양극 집전체(5)가 있는 경우 양극 스택(9)이라고 한다.
음극(1) 및/또는 양극(5) 집전체 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택(9)의 전부 또는 일부는 전기 전도성 일 수 있다. 음극(1) 및/또는 양극(5) 집전체 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택 (9)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 음극(1) 및/또는 양극(5) 집전체 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택(9)은 비-도전성 물질과 코팅 및/또는 첨가제를 포함할 수 있다. 음극(1) 및/또는 양극(5) 집전체 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택(9) 물질 및/또는 코팅 및/또는 첨가제는 전기 도전성 및/또는 전기화학적 활성 일 수 있다. 음극(1) 및/또는 양극(5) 집전체 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택(9)은 예를 들어, 코팅 (예: 스프레이, 딥, CVD 또는 ALD), 증착 (예: 전착 또는 스퍼터링), 함침, 반응 또는 당해 기술 분야에서 알려진 어떠한 방법으로 전도성 및/또는 전기화학적 활성이 될 수 있다. 음극(1) 및/또는 양극(5) 집 전체 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택 (9)은 금속, 금속 혼합물 및 / 또는 합금을 포함할 수 있다. 음극(1) 및/또는 양극(5) 집전체 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택(9)은 충전 및/또는 방전중에 금속 및/또는 염 증착/형성 기판 및/또는 매트릭스로 작용할 수 있다. 음극 집전체(1)는 전기 도금 기판으로 작용할 수 있다. 양극 집전체(5) 및/또는 양극(2) 및/또는 양극 스택 (9)은 염 증착/형성 기판으로 작용할 수 있다. 음극(2) 및 음극 집전체(5)는 동일할 수 있다.
도 2에 나타내듯이, 충전 동안, 형성물(6, 7)이 양극 및/또는 음극 집전체 상에 및/또는 내에 형성 될 수 있다. 형성물은 예를 들어, 금속 및/또는 염일 수 있다. 양극 집전체(1)와 모든 형성(6)의 조합은 여기서 양극(8) 이라고 한다. 양극, 양극 집전체 (존재하는 경우) 및 형성(7) (즉, 충전 또는 반-충전된 양극)의 조합은 여기서 여전히 양극(2) 이라고 한다. 양극(2)과 양극 집전체 (5)는 함께 양극 스택(9) 이다. 일괄하여, 음극(8)과 양극 스택(6)이 전극이다.
도 3에 나타내듯이, 본 발명의 실시예에 따르면, 음극 집전체(1) 및/또는 양극(2)은 예를 들어, 금속성 물질(10)을 포함할 수 있다. 순수한 금속과 다른 분산 물질 (11). 음극 집전체(1) 및/또는 양극(2)의 금속성 물질(10)은 매트릭스, 혼합물 또는 화합물 (여기서는 일괄하여 분산이라고 함)에 분산될 수 있다. 분산은 비활성 분산 물질(11)을 포함할 수 있다. 비활성 물질은 전도성 일 수 있다. 비활성 분산 물질은 전해질에 불활성 할 수 있으며/또는 여기에 용해된 성분 및/또는 비활성 분산 물질은 셀 작동에 전기화학적으로 참여하지 않을 수 있다. 비활성 분산 물질은 및/또는 탄소질 물질 일 수 있다. 폴리머 및 / 또는 탄소질 물질은 전도성 폴리머 및/또는 탄소질 물질 일 수 있다. 전도성 폴리머는 예를 들어, 폴리 (플루 오렌), 폴리페닐렌, 폴리필렌, 폴리아줄렌, 폴리나프탈렌, 폴리(피롤) (PPY), 폴리카르바졸, 폴리인돌, 폴리아제핀, 폴리아닐린(PANI), 폴리(티오펜) (PT), 폴리(3,4- 에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT), 폴리(p- 페닐렌설파이드)(PPS), 폴리(아세틸렌) (PAC), 폴리(p- 페닐렌 비닐렌) (PPV), 폴리아닐린 나노 섬유, PEDOT : PSS 및/또는 임의의 다른 전도성 폴리머 및/또는 이들의 혼합물 일수 있다. 탄소질 물질은 탄소 동소체 일 수 있다. 탄소 동소체는 예를 들어 다이아몬드, 흑연, 그래핀, 그래핀일렌, 비정질 탄소, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 탄소 나노버드, 슈바르츠(schwarzites), 유리 탄소, 탄소 나노 폼, 론스달라이트(Lonsdaleite), 선형 아세틸렌계 탄소 또는 탄소 및/또는 기타 동소체 또는 이들의 임의의 조합 일 수 있다. 분산은 결합제를 포함할 수 있다. 음극 집전체(1)와 음극(2)은 동일하거나 다른 금속성 물질(10)을 포함할 수 있다. 음극 집전체(1) 및 양극(2)은 동일하거나 다른 분산 물질(11)을 포함할 수 있다.
도 1, 2 및 3에 나타내듯이, 전기화학 셀은 스페이서 및/또는 분리막(3)을 포함할 수 있으며, 여기서 스페이서라고 한다. 분리막(3)는 음극(8) 및/또는 음극 집전체(1)과 양극(2) 및/또는 양극 집전체(5) 및/또는 양극 스택(9) 사이의 접촉 및/또는 단락을 방지하는 역할을 할 수 있다. 분리막(3)은 음극(8) 및/또는 음극 집전체(1)와 양극(2) 및/또는 양극 집전체(5) 및/또는 양극 스택(9)을 물리적으로 분리할 수 있다. 분리막은 음극(8) 및/또는 음극 집전체(1)와 양극 (2) 및/또는 양극 집체(5) 및/또는 양극 스택(9) 사이의 덴드라이트 형성을 차단하는 역할을 할 수 있다. 전기화학 셀의 전극은 하나 이상의 분리막으로 분리될 수 있다. 분리막은 셀의 다른 구성 부품에 대한 기판 또는 지차체 역할을 할 수 있다. 분리막은 이온 교환 구조 또는 이온 교환 구조의 지자체 역할을 할 수 있다.
도 1에 나타내듯이, 전기화학 셀은 하나 이상의 이온 교환 구조(4a-f)로 구성될 수 있다. 이온 교환 구조는 음극(8) 및/또는 음극 집전체(1)과 양극(2) 및/또는 양극 집전체(5) 및/또는 양극 스택(9) 사이에 위치할 수 있다. 분리막(3)는 하나 이상의 이온 교환 구조(예: 4b 및/또는 4c)로 구성될 수 있다. 또한 하나 이상의 이온 교환 구조물(4a 및/또는 4d)을 음극 집전체(1), 음극(8), 양극 스택(9) 및/또는 양극(2)에 부착하거나 통합될 수 있다. 이온 교환 구조(4a-f)는 분리되거나 또한 음극 집전체(1), 음극(8), 양극 스택(9), 양극(2) 또는 분리막(3)에 통합될 수 있다. 이온 교환 구조와 분리막은 동일한 구조(표시되지 않음)로 결합될 수 있다. 전기화학 셀의 전극은 하나 이상의 이온교환 구조(4a-f)로 분리될 수 있다. 하나 이상의 이온 교환 구조(4a-d)가 분리막(3) 역할을 할 수도 있다. 하나 이상의 이온 교환 구조물(4a-f)은 분리막 외에 추가될 수 있다. (3) 이온교환 구조물(4a-f)은 분리막(3)과 결합할 수 있다. 이온 교환 구조(4a-f)는 분리막(3)에 부착, 증착 또는 그 밖의 방법으로 통합할 수 있다. 이온 교환 구조(4a-f)는 분리막(3)의 양극 및/또는 음극 측의 내부 및/또는 외부에 있을 수 있다. 이온 교환 구조는 예를 들어, 이오노머, 양이온 교환막을 기초로 한 나트륨 베타-알루미나 예를 들어, 나피온(Nafion) 또는 전해질에 존재하는 양이온 및/또는 음이온의 선택적 수송을 촉진하는 임의의 다른 물질 및/또는 구조 일 수 있다
본 발명에 따르면 0, 1, 2, 3, 4 개 이상의 이온 교환 구조가 존재할 수 있다.
전기화학 셀은 전해질로 구성될 수 있다. 전해액은 적어도 부분적으로 음극 (8) 및/또는 이온 집전체(1)와 양극(2) 및/또는 양극 집전체(5) 및/또는 양극 스택 (9) 사이에 있을 수 있다. 전해액은 음극 물질 및/또는 양극 물질로 구성될 수 있다. 전해액은 배터리 사이클의 전체 과정에서 기본적으로 비활성 상태를 유지할 수 있다. 전해액은 유기 또는 무기 용매로 구성될 수 있다. 전해액은 예를 들어, SO2 용매 또는 NH3 용매로 구성될 수 있다. 발명에 따라 다른 용매가 가능하다
셀의 극성은 양극(2)이 음극 집전체(1)가 되고 음극 집전체(1)가 양극(2)이 되도록 반전될 수 있다. 전지는 방전 상태에서 본질적으로 대칭이거나 방전 상태에서 비대칭 일 수 있다. 셀의 극성을 바꾸는 것은 셀을 재생하는 수단으로 사용될 수 있다. 여기서 재생이란 성능이 저하된 셀을 원래의 조립 상태 및/또는 성능에 더 가까운 상태로 되돌리는 것을 의미하다. 셀이 방전 된 상태에서 셀의 극성이 반전될 수 있다.
전기화학 셀은 하우징을 추가로 포함할 수 있습니다. 전기화학 전지는 배터리 팩에 사용될 수 있다. 전기화학 셀 및/또는 배터리 팩은 장치에 사용될 수 있다.
셀은 충전 상태, 반 충전 상태 또는 방전된 상태로 조립될 수 있다. 가장 바람직하게는, 셀은 방전된 상태로 조립된다. 전기화학 셀의 음극 집전체 및 양극은 동일하거나 상이한 금속 또는 금속 합금으로 구성될 수 있다. 전기화학 셀의 음극 집전체 및 양극은 동일하거나 상이한 조성을 가질 수 있다. 음극 집전체와 양극은 동일하거나 다른 다공성을 가질 수 있습니다. 전기화학 셀의 음극 집전체 및 양극은 구리를 포함할 수 있다. 전기화학 셀의 양극 및 음극은 본질적으로 순수한 구리 일 수 있다.
예
본 발명의 실시예에서, 방전 된 상태에서, 방전된 상태에서, 금속-금속 배터리는 다른 금속, 합금, 혼합물 또는 전도성 물질의 조합 (예 : 금속 (예 : 전이 금속)) 전도성 폴리머, 전도성 나노 물질, 예컨대 탄소 나노 물질 (CNT, CNB, 그래핀 등)이 본 발명에 따라 가능하지만, 음극과 양극 모두에 본질적으로 순수한 구리 금속으로 구성되어 있다. 상기 실시예에서, 음극 측에서, 본 발명에 따라 다른 금속 (예 : 알칼리 금속)이 가능하지만 금속 나트륨은 충전 동안 구리 표면 상에 (즉, 구리 폼의 기공으로) 증착된다. 일 실시예에서, 양극 측에서, 금속 구리는 충전 동안 CuBF4 및/또는 CuBH4 (전해질 염 조성에 따라 다름)로 전환된다. 일 실시예에서 구리는 CuI로 전환된다. 역 과정은 방전 중에 발생한다.
발명의 일 실시예에 따르면, 전기화학 셀은 암모니아 용매에 고농축 나트륨 염을 포함한다. 세 가지 전해질 변형이 시도되었다 : NaBH4x1.5NH3, NaBF4x2.5NH3 및 NaIx3.3NH3 본 발명에 따라 다른 전해질이 가능하다. 본 발명에 따르면 염과 용매 사이의 다른 몰비가 가능하다. 다음은 NaBH4×1.5NH3, NaBF4×2.5NH3 전해질의 고유한 특성이다.
ㆍ 그들의 이온 전도도는 최고의 유기 리튬이온배터리 전해질의 전도도보다 훨씬 더 높다.
ㆍ 주어진 양극 과전압에서, 금속성 나트륨 증착/스트리핑 속도는 알려진 유기 용매에서보다 훨씬 더 높다.
ㆍ 구리 기판 위에 비-덴드리트 나트륨 증착을 허용한다.
ㆍ 전해질은 전착된 나트륨에 대해 불활성이므로 양극 SEI가 없다.
ㆍ 전해질 전압 윈도우는 나트륨에 대해 약 3V이므로 2.5 - 3V 충전 제한을 사용하는 경우 양극 측에서도 완전히 비활성 상태를 유지한다.
ㆍ 암모니아는 리튬이온배터리에 사용되는 유기 용제보다 적어도 10배 저렴하며 NaBH4 / NaBF4 염도 리튬이온배터리에 사용되는 LiPF6 염보다 훨씬 저렴하다.
ㆍ NaBF4×2.5NH3 성분은 -40℃까지 액체 상태를 유지한다.
NaBH4x1.5NH3 전해질 변형은 더 높은 에너지 밀도에 도달할 수 있는 반면 NaBF4x2.5NH3 전해질 변형은 더 나은 비용 효율성을 나타내며, 본 발명은 상기 시험된 전해질로 제한되지 않는다.
설명된 다공성 구리 음극 집전체와 양극 및 전해질 재료로 2V 충전식 배터리 작동이 이루어졌다. 이론적 에너지 밀도는 현재 리튬이온배터리와 유사한 것으로 밝혀졌다. 도 4는 배터리 작동을 개략적으로 보여준다. 배터리는 양쪽에 다공성 구리 전극이 있는 방전된 상태로 조립되다. NaBH4 / NaBF4 염의 경우 충전된 상태에서, 음극 기공은 증착된 나트륨으로 채워지고 양극 기공에서는 구리가 CuBF4 및/또는 CuBH4로 전환됩니다. NaI 염의 경우, 충전된 상태에서 음극 기공은 증착된 나트륨으로 채워지고 양극 기공에서는 구리가 CuI로 변환된다.
도 5는 나트륨 기준과 관련하여 설명한 암모니아 기반의 전해액 중 하나에서 두 전극의 전압 진화를 보여준다. 이 데이터는 전해액에서 구리가 충전 시 +1 원자가 상태를 유지하며, 셀이 거의 2V에서 평탄한 방전 평탄부를 생성하는 것을 보여준다.
충전 시 양극에서 생성되는 CuBF4 또는 CuBH4 염은 전해질에 약간의 용해도를 가지므로 최적의 작동을 위해 크로스-오버를 방지해야 한다. 따라서 음이온 교환막이 두 전극 사이에 사용될 수 있다. 설명된 예에서, 이 막은 BF4- 또는 BH4- 음이온의 통과만을 허용하면서 전해질의 특정 다른 성분의 통과를 차단하여 외부 회로를 통해 전달되는 전자의 균형을 맞춘다. 본 발명의 다른 실시예에서, 음이온 교환막은 다른 이온의 통과를 허용하고 전해질의 다른 성분의 통과를 차단해야 한다. 이러한 변형은 기술된 발명의 범위 내에 완전히 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 음이온 교환 공정을 통해 BF4 - 또는 BH4 -로 포화 된 Fumatech 막이 사용된다. BF4 - 또는 BH4 -의 여과에 또는 본 발명의 다른 실시예에 적합한 이온에 다른 막이 본 발명에 따라 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서, 황동 포일은 각각 음극 및 양극 측면에서의 효율적인 증착 및 산화를 위해 요구되는 중량 측정 표면적 크기 임계값을 초과하는 구리 폼을 생성하도록 진공 열처리되었다. 황동 포일 (63 w% Cu 및 37w % Zn)을 진공 (10Pa) 오븐에 넣고 500 ℃에서 6 시간 동안 가열하여 폼을 생성했다.
본 발명의 일 실시예에서, 분리막이 전극들 사이에 사용된다. 본 발명의 한 실시 예에서, 음극 집전체와 음이온 교환막 사이에 분리막이 사용된다. 본 발명의 일 실시예에서, 유리 섬유 분리막이 사용된다. 다른 분리막은, 예로 폴리머 및/또는 셀룰로오스 분리막을 포함하되 이에 국한되지 않는 발명에 따라 가능하다. 이러한 방식으로, 음이온 교환막은 양극과 접촉하지만 금속성 음극 증착물 (예를 들어, 나트륨 증착물) 과는 접촉하지 않는다.
예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 셀은 CuBF4 또는 CuBH4 염의 일부 크로스-오버를 견딜 수 있다. 설명 된 실시예에서, 염 크로스-오버는 음극상에 구리 증착을 야기한다. 곧, 음극 구리 전극은 천천히 질량이 증가하는 반면 양극 구리 전극은 천천히 질량이 감소하지만 전체 배터리 작동은 본질적으로 방해받지 않는다. 설명 된 실시예에서, 전극 조성은 방전 상태에서 대칭이기 때문에,이 전극 물질 전달은 배터리의 극성을 전환함으로써 역전될 수 도 있다.
검증 실험에서 두 전극 모두 일반 구리 선으로 만들어졌으며 용해된 구리 염의 크로스-오버는 중력 보조 갭에 의해 방지되었다. 도 6에서 볼 수 있듯이 셀은 점차적으로 용량이 증가하면서 1000주기 동안 안정적인 성능을 보여주었다. 이러한 용량 증가는 구리 선 표면의 점진적인 거칠기 때문이다.
Claims (21)
- 방전된 상태로 조립된 재충전 가능한 전기화학 셀로서, 방전 상태 일 때, 음극으로서 단지 전기 전도성 음극 집전체 및 금속성 물질만을 활성 물질로 구성되는 양극을 포함하며
여기서 고체 금속성 증착물은 충전 동안 음극 집전체 상에 및/또는 내부에 형성되는 전기화학 셀. - 제 1 항에 있어서, 양극이 본질적으로 순수 금속성 양극 및/또는, 양극이 분산에 순수 금속 활성 물질로 구성되는 전기화학 셀.
- 제 2 항에 있어서, 양극이 전기 전도성 음극 집전체와 접촉하거나, 양극의 전부 또는 일부가 전기 전도성 양극 집전체로서도 작용하는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 충전 동안 양극으로부터 적어도 부분적으로 염이 형성되는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 음극 집전체 및 양극이 본질적으로 동일한 물질로 구성되는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 음극 집전체 및/또는 양극이 도핑 되는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 음극 집전체 및/또는 양극이 구리 또는 도핑 된 구리로 구성되는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 양극 및/또는 음극 집전체가 본질적으로 순수 금속성 구리 또는 도핑된 구리로 구성되는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 도펀트가 아연인 전기화학셀.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 구조가 음극 집전체와 양극 사이에 위치한 전기화학 셀.
- 제 10 항에 있어서, 이온 교환 구조가 양극에서 형성된 금속 염에 함유된 양이온의 이동을 방지하고/또는 알칼리 금속 음이온의 선택적 이동을 허용하는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 양극 및/또는 음극 집전체가 다공성인 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 양극 및/또는 음극 집전체가 금속성 혼합물 및/또는 합금으로부터 하나 이상의 원소의 증발에 의해 다공성으로 만들어지는 전기화학 셀.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
양극 및/또는 음극 집전체가 하나 이상의 전기화학적 활성 물질을 상기 양극 및/또는 음극 집전체에 도입함으로써 전기화학적으로 활성화되는 전기화학 셀. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 양극이 음극 집전체가 되고 음극 집전체가 양극이 되도록 전지의 극성이 가역적인 전기화학 셀.
- 양극은 다공성이며 활성 물질로서 금속 물질 및 도펀트만을 포함하는, 전기화학 셀용 양극.
- 다음 단계를 포함하는 전기화학 셀용 다공성 다중 성분 전극 또는 집전체를 제조하는 방법 :
a. 다중 성분 금속 포일을 가열 장치에 도입;
b. 다중 성분 금속 포일의 적어도 하나의 금속 성분을 증발, 분해, 반응 또는 부분적으로 제거하는 온도로 가열 장치의 포일을 가열. - 제 17 항의 방법에 따라 제조된 다공성 단일- 또는 다중-성분 전극 또는 집전체 포일 또는 제 16 항의 양극.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 16 항의 양극 및/또는 다공성 단일- 또는 다중- 전극 또는 제 18 항의 집전체 포일을 포함하는 전기화학 셀.
- 배터리 팩에서 제 1 항 내지 제 15 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항의 전기화학 셀의 사용.
- 장치에서 제 1 항 내지 제 15 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항의 전기화학 셀 및/또는 제 20 항의 배터리 팩의 사용.
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